面向工程实践的焊接结构断裂力学选修课教学改革研究

—科教导刊（电子版）·2019年第21期/7月（下）—81

面向工程实践的焊接结构断裂力学选修课教学改革研究赵小辉徐德生（吉林大学材料科学与工程学院吉林·长春130012）摘要本文分析了焊接结构断裂力学作为校内公共选修课的教学现状，根据其在材料成型及控制工程专业课程体系中的定位及学科特点，并结合笔者所在高校的专业特色，提出了对本门课程教学内容和教学方法的改革建议，以便更好的利用有限的课时提高学生的理论知识与实践能力。关键词焊接结构力学教学改革教学实践中图分类号：G642文献标识码：A

0引言

近年来，随着现代工业生产的快速发展，以焊接为成型方法的结构在机械制造、交通、能源、钢铁冶炼、建筑工程、航天航空等领域应用越来越广泛。《焊接结构断裂力学》是材料成型及控制工程专业焊接工程方向的公共选修课课程之一，主要包含焊接结构的破坏过程和焊接结构完整性评估，是一门涉及材料与机械学科的综合性课程，需要学生系统掌握焊接结构力学的基本理论，做到知识的融会贯通，达到学以致用的目的。基于新形势的教育任务，转变教育思想和教育观念，用新的理念改革教学内容、教学手段和教学方法，对工程实用型人才培养来说，是非常必要和迫切的。本文针对吉林大学材料成型及控制工程专业（焊接方向）公共选修课开设过程中遇到的问题，对课堂教学与实践教学环节的重要部分进行改革，为高等院校建立科学的焊接结构课程教学模式提供一些积极有效的参考。1《焊接结构断裂力学》教学现状当前，《焊接结构断裂力学》课程具有内容丰富、学科交叉、前沿性强等特点，使其教学过程中存在以下几个方面的问题。首先，在本校《焊接结构断裂力学》课程的教学过程中，一般采用“教师讲授，学生听学”模式，造成学生不能积极参与到课堂学习过程中，无法获得理想的教学效果。此外，该课程涉及焊接结构概念、焊接应力与变形、焊接结构力学特点、焊接接头强度与断裂及焊接结构设计等多方面的知识，内容烦琐、复杂，覆盖知识面广。面对沉重的教学压力，老师大部分采用了灌输式的教学方法。这种灌输式的教学方法专注强调于书本知识的灌输，缺乏对实际与理论专业知识之间的联系，造成了学生自主学习的兴趣不强烈，积极性不高的现状，缺乏实践能力。此外，面对“德高望重”的老师，一些学生对一些自己疑惑不解的问题不敢提出自己的质疑、不敢表达出自己的见解，只知道一味的去被动接受老师传授的内容，严重限制了学生对专业学习兴趣的培养。其次，《焊接结构断裂力学》授课内容主要侧重于对专业基础理论和知识的介绍，而对一些学生感兴趣的有关专业研究的前沿知识以及研究成果介绍则相对较少，减少了学生对该课程的学习兴趣，不利于学生对本专业学习兴趣的培养。最后，《焊接结构断裂力学》作为一门实践性、综合性以及应用性很强课程，侧重于培养学生掌握多学科知识的综合应用能力。该课程主要是以理论知识学习为主，缺乏相应的实践教学环节，不利于学生实践能力的培养和重点知识的巩固。2《焊接结构断裂力学》教学改革

针对《焊接结构断裂力学》课程的特点以及目前存在的问题，需要从以下四个方面对《焊接结构断裂力学》课程的教学进行改革，以达到高等院校培养学生的要求。2.1启发式教学，变“独奏”为“伴奏”

传统课堂教学以“教师讲授，学生听学”模式为主，课堂气氛比较压抑，限制了学生学习的积极性，学生学习变成了一种被动的状态。而我们将启发式教育引入到课堂之中，这种教学方式主要是通过对比、问答和诱导等手段来提升与加强学生对所学知识的理解与感悟。对于新的授课内容，可以将学生过去学过的知识内容引入，加强知识间的连贯性，加深对新知识的领悟与理解能力。当涉及到一些特性时，可采用相互对比方式启发学生，加深学生对所学内容的理解力。如在讲授“断裂力学”这一知识点时对比脆性形成机理有何不同，强化学生对相关知识的领悟；启发式教育引入课堂可以打破单向的传授过程，将教学过程变成教与学的双向互动过程。在该教学过程中，教师已经不是课堂的主角，取而代之的是将学习的主动权交给与学生，发挥学生的主体作用，将老师“独奏”模式变为“伴奏”模式。师生之间的积极参与，加强了课堂的双向交流，营造师生互动的良好氛围。此外，师生间深入的交流还可以促进学生合理建构相关知识体系。在课堂中，学生之间的相互交流往往会涌现出诸多新思维，老师能在授课过程中及时捕捉到学生所提出的创意，进而引导学生对各类信息进行有效整合，有利于学生在掌握知识过程中快速形成相关的知识体系。在教学实践中，只有形成对师生交流的正确认识，才能将师生之间的交流由浅入深，使课堂教学生动有趣。2.2合作学习，加强互动

在课堂中引入小组合作学习模式。小组合作学习模式是指在老师引导，小组成员合作、互助的情况下共同讨论、解决、完成任务。这种形式可以根据不同章节或者不同方向的学生学习目标划分小组或依据小组成员匹配分配不同任务。这样既能高标准、高效率、更有针对性、更灵活地完成教学任务，又能培养学生的团队协作意识和能力。学生在目标各异、异质

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小组中合作，既达到学习的目标，也充分锻炼了合作交往、共同工作的能力和认知。合作学习，对提高小组成员认知水平、理解能力颇有裨益。例如：作者采用了合作学习教学方式进行《焊接结构疲劳断裂类型》教学实践活动。在这种教学方式下的课堂呈现出一种轻松愉悦的学习氛围，并且学生展现出了极大地探究兴趣与能力。在课堂进行授课时，作者首先要求学生浏览教材内容并要求学生对焊接结构疲劳断裂类型进行概括；然后组织学生进行相互的合作学习，针对自学过程中疑惑的知识点进行合作交流解决；最后随机邀请学生解决回答所设的教学问题，促使学生更好地掌握知识。2.3引入工程案例，激发学习兴趣由于《焊接结构断裂力学》课程具有很强的实践性、应用性。如果只传授学生一些单纯的基本知识概念，那么整节课就会显得枯燥无味。为了激发学生的学习兴趣，在该课程的课堂教学中应该适当的引入焊接工程典型案例或引入专业的研究前沿和最新研究成果，利用具体的工程案例可以提高学生将理论知识向实践转化的学习效率。例如在进行该课程关于焊接结构的特点这部分内容的讲授时，把“鸟巢”钢结构工程引入了教学当中，介绍了鸟巢的基本主结构以及在此建筑建造过程中为解决控制结构应力所采取的有效措施，激起学生浓厚的学习兴趣，取得了良好的教学效果。在课后，针对鸟巢的不同焊接部位，归纳出了不同焊接方法的优缺点，学生在主动思考中掌握了知识，获得了关于这方面知识的深刻理解与体会，收到寓教于乐的效果。鉴于在课堂中引入工程案例的良好教学效果，我们还应该注意在案例选择方面应遵循案例的真实性、针对性以及难度适中的特点，这样才能有效的提升教学质量，获得理想的教学效果。此外，引入一些典型的案例，针对此类案例我们可以采取讨论法进行授课。例如，针对典型案例，让学生提出相应的解决方案，就这些方案问题进行相互讨论，寻求最佳解决方案。在这个教学过程中，教师要起到积极的引导作用，让每个小组都有积极发言的机会，鼓励他们勇敢的表达自己的看法，并让他们进行积极的讨论，最终经过商讨确定出最佳方案。教师在这个过程中可以适当引导，鼓励每个小组成员发言来表达自己观点，小组成员对每个成员的观点在进行积极讨论，努力达成一致意见，并最终确定最佳方案。这样，不仅可以培养学生的独立性与合作精神，还能够活跃课堂的气氛。2.4引入现代化信息手段，丰富教学形式在现代教学过程中，多媒体已成为优化教学过程中的一个必不可少的积极手段。在多媒体教学中，课件可采用图文并茂、声情并茂的形式进行课堂演示，以吸引学生注意力。此外，多媒体展示的最大优点是可以在课件设计过程中，可利用文字、图片以及一些影视资料将一些重点、难点和学生不易理解的内容进行直观、形象的演示，使教学内容变得通俗易懂。特别是针对《焊接结构断裂力学》这门课程，我们在利用多媒体教学时，可以针对焊接领域的知名大企业提供的焊接教学素材或者船舶、高速列车、航天航空等相关领域所涉及到的焊接结构素材进行收集分类与整理，并将这些素材融入到教学授课中，增加该课程教学内容的先进性、新颖性以及实用性，提升课堂的趣味性，拓宽学生的视野。此外，我们还需要在课堂上灵活的掌握使用多媒体的最佳时机。例如，当老师在进行知识重点讲解时，老师确定的知识启发点与学生经启发后求知欲出现相契合的时机；或者是当老师在进行知识难点讲解时，课堂的知识解难点与学生的理解疑点相结合的时机。在这类特定的时机点巧妙地将多媒体应用与针对性的知识点结合起来，极大地丰富了教学内容，加快了学生对特定知识点的吸收与转化。此外，随着吉林大学校园网系统的逐步完善，我们应该创建焊接结构生产课程学习网站以及相关的焊接结构生产与应用电子讲稿等。通过创建焊接结构生产课程学习网站、实现了网络相关资源的开放与共享，并且积极有效地将信息网络等现代高新信息技术手段引入到课堂教学以及实习指导等多方面的教学工作中，提高课程教学的效果和效率。3结束语

《焊接结构断裂力学》是一门基本理论与工程实际紧密结合的课程。因为该课程有些基本理论比较抽象、难懂，所以对师生提出较高的要求。课堂教学通过改变教学模式，引入一些具有工程背景的典型案例以及充分利用多媒体教学，不仅可以激发学生的学习兴趣，还可以使得理论课教学变得生动，有助于学生掌握基本理论知识，又可以与生产的实际和本学科的前沿动态相结合，拓宽学生的视野，深入理解相关专业内容，可以将所学知识融会贯通，为今后更好地学习先进理论和生产实践知识打下坚实的基础。此外，在课堂上引入“合作学习”教学模式，以培养当代大学生相应的自主学习能力。学生可以充分利用现代化信息手段，丰富对自己的视野，培养自主学习能力，促进专业教育向素质教育转变。

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